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L’espressione genica nei procarioti è regolata a livello degli operoni -…
L’espressione genica nei procarioti è regolata a livello degli operoni
I geni dei procarioti si esprimono in funzione dei cambiamenti ambientali
L’espressione genica è il processo con cui l’informazione genica fluisce dai geni alle proteine
È controllata principalmente attraverso attivazione e disattivazione della trascrizione
Il controllo dell’espressione genica permette agli organismi di rispondere all’ambiente circostante producendo le proteine necessarie
Le prime informazioni sul controllo dei geni furono acquisite con studi sul batterio Escherichia coli.
E. coli modifica le proprie attività metaboliche in funzione dei cambiamenti ambientali:
quando E. coli ha lattosio a disposizione
sintetizza
gli enzimi per digerirlo;
quando il lattosio manca E. coli
non sintetizza
gli enzimi per digerirlo
Le vie metaboliche dei procarioti sono regolate a livello degli operoni
Un
operone
è un gruppo di geni con funzioni collegate e controllo coordinato presente nei procarioti
L’
operone lac
in E. Coli è costituito da:
Una sequenza
promotore
dove si lega la RNA polimerasi
Una sequenza operatore che agisce da interruttore della trascrizione dei tre geni
Tre geni adiacenti che codificano per enzimi responsabili della metabolizzazione del lattosio
La regolazione dell’operone lac
Un
gene regolatore
sempre attivo codifica per una proteina repressore
In assenza di lattosio, il repressore lega l’operatore impedendo alla RNA polimerasi di trascrivere i tre geni dell’operone
In presenza di lattosio, questo lega il repressore disattivandolo, accendendo così l’operone
L’operone lac è acceso solo in presenza di un induttore: è un
operone inducibile
L’
induttore
è il lattosio:
Se non è presente l’operone è spento dal repressore
Se è presente si lega al repressore impedendogli di attaccarsi all’operatore
I batteri hanno diversi tipi di operoni
Due esempi di operoni
Operone lac
Il legame con il lattosio inattiva il repressore
Il repressore è attivo quando è libero
Operone trp
Il repressore è inattivo quando è libero
Il legame con il triptofano inattiva il repressore
Tutti gli operoni batterici noti hanno un promotore, un operatore e diversi geni adiacenti ma differiscono per le modalità di controllo dell’operatore
Gli operoni
inducibili
entrano in gioco nelle vie metaboliche che scindono un nutriente in molecole più semplici
Gli operoni
reprimibili
normalmente sono accesi, ma possono essere repressi quando una specifica molecola è presente in abbondanza nell’ambiente
L’
operone trp
è un esempio di
operone reprimibile
E. coli è in grado di sintetizzare il triptofanoma se esso è già presente nell’ambiente, il batterio smette di sintetizzarlo e lo assorbe
Il triptofano si lega al repressore dell’operone trp; il legame attiva il repressore, che cambia conformazione: il triptofano agisce da
corepressore
Il repressore attivato può legarsi all’operone e bloccarlo, impedendo la sintesi del triptofano
Al contrario di quanto accade per l’operone lac il repressore dell’operone trp è inattivo quando è libero e per attivarsi deve combinarsi con il triptofano
Molti operoni sono controllati anche da speciali proteine, dette
attivatori
, che si legano al DNA
Queste proteine agiscono facilitando il legame dell’RNA polimerasi al promotore, al contrario di quanto fanno i repressori